[發(fā)明專利]一種基于微生物燃料電池組的小型成套污水梯度處理裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910119969.3
• 申請日: 2019-02-18
• 公開（公告）號: CN109650680A
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李秀平;謝智荊;曹陽;黃鳳林;劉意
• 申請（專利權(quán)）人: 大連大學(xué)
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;H01M8/16;C02F101/30;C02F101/20
• 代理公司: 大連智高專利事務(wù)所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 祝詩洋

1.一種基于微生物燃料電池組的小型成套污水梯度處理裝置，其特征在于，包括，密封除氧裝置(22)、電池組裝置、緩沖槽、監(jiān)控控制系統(tǒng)，所述密封除氧裝置(22)與電池組裝置通過管路連接，所述電池組裝置主體包括梯度處理污水的大電池組串聯(lián)組成，在每兩個大電池組之間設(shè)有緩沖槽，用以暫存處理過程中的污水，監(jiān)控控制系統(tǒng)設(shè)在電池組裝置和緩沖槽下游的管路上；每一個大電池組均是由若干雙室微生物燃料電池的單電池組成，單電池主要由陽極室(10)、陰極室(11)和換膜裝置構(gòu)成，在陽極室(10)和陰極室(11)兩側(cè)外壁上分別設(shè)有污水流出口(1)和污水流入口(2)，在陽極室(10)和陰極室(11)頂面上分別嵌接設(shè)置排氣閥(3)，在陽極室(10)和陰極室(11)內(nèi)各有一個旋轉(zhuǎn)電極(12)，在旋轉(zhuǎn)電極(12)上設(shè)有旋轉(zhuǎn)電極帽(6)，旋轉(zhuǎn)電極帽(6)嵌接設(shè)置在每個陽極室(10)和陰極室(11)頂面中心，使旋轉(zhuǎn)電極(12)位于陽極室(10)和陰極室(11)的中心，每個旋轉(zhuǎn)電極帽(6)上均活動連接一條可旋轉(zhuǎn)線路帶(4)，在單電池頂面和底面分別設(shè)有選擇性電路節(jié)點(5)，選擇性電路節(jié)點(5)和旋轉(zhuǎn)電極帽(6)通過可旋轉(zhuǎn)線路帶(4)連接；內(nèi)固電路(9)通過選擇性電路節(jié)點(5)固定在單電池的前后外壁上；所述的陽極室(10)和陰極室(11)之間用換膜裝置將其隔開。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的換膜裝置包括活動連接在陽極室(10)、陰極室(11)之間的壁板中的隔絕插板(7)和密封膜插板(8)，該隔絕插板(7)在換膜時插入且與密封膜插板(8)平行排列，使密封膜插板(8)位于兩塊隔絕插板(7)之間，使得密封膜插板(8)與陰、陽兩極室隔絕。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，選擇性電路節(jié)點(5)的數(shù)量為內(nèi)固電路(9)數(shù)量的二倍，由選擇性電路節(jié)點(5)套接在內(nèi)固電路(9)的上下兩端，使內(nèi)固電路(9)分別嵌入設(shè)置在單電池前后側(cè)壁中部，位于單電池頂面的選擇性電路節(jié)點(5)分別與對應(yīng)的可旋轉(zhuǎn)線路帶(4)活動連接，所述的可旋轉(zhuǎn)線路帶(4)以旋轉(zhuǎn)電極帽(6)為軸心旋轉(zhuǎn)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，單電池之間為串聯(lián)連接，串聯(lián)成五個電池縱向豎直疊放組成的小電池組，若干小電池組之間并聯(lián)連接成大電池組，大電池組之間為串聯(lián)連接實現(xiàn)梯度處理污水，產(chǎn)生的電能最終通過電線(15)連接電力檢測裝置(24)和變電器(25)得以利用。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，污水流入管(13)與電池組裝置連接，在該管路的上游還設(shè)有密封除氧裝置(22)和供水泵(30)；陽極液流入管(13)與電池組裝置連接，電池組裝置由三組大電池組串聯(lián)連接組成，在每個大電池組上均設(shè)有電線(15)，電線(15)與變電器(25)連接，在變電器(25)與電線(15)連接的線路上還設(shè)有電力監(jiān)測裝置(24)；在大電池組Ⅰ(31)和大電池組Ⅱ(32)之間設(shè)有緩沖槽Ⅰ(20)，在大電池組Ⅱ(32)和大電池組Ⅲ(33)之間設(shè)有緩沖槽Ⅱ(21)，緩沖槽與位于其下游的之間還設(shè)有污水循環(huán)管(19)，大電池組Ⅰ(31)與緩沖槽Ⅰ(20)通過第一電池組污水流出管(14)連接，大電池組Ⅱ(32)與緩沖槽Ⅱ(21)通過第二電池組污水流出管(16)連接，大電池組Ⅲ(33)的排水管(23)上還設(shè)有陽極液出水口(17)，在與大電池組Ⅲ(33)處理水管路上分別設(shè)有水質(zhì)實時監(jiān)控裝置(27)、控制閥門(28)和處理水出口(18)；所述遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)(26)與水質(zhì)實時監(jiān)控裝置(27)連接。

6.一種采用權(quán)利要求1所述裝置污水處理方法，其特征在于，具體如下：待處理污水在進(jìn)入電池組裝置前需經(jīng)過密封除氧裝置(22)進(jìn)行除氧處理，以保證單電池陰極室(11)在電池運行時的厭氧狀態(tài)；污水經(jīng)厭氧處理后經(jīng)污水流入管(13)進(jìn)入到大電池組Ⅰ(31)中的各一個單電池中的陰極室(11)，污水經(jīng)過大電池組Ⅰ(31)處理后經(jīng)過第一級電池組污水流出管(14)流入到緩沖槽Ⅰ(20)稍作沉降即流入到大電池組Ⅱ(32)處理；大電池組Ⅱ(32)與大電池組Ⅰ(31)進(jìn)行相同的處理方法，在大電池組Ⅱ(32)污水進(jìn)行進(jìn)一步處理后再流經(jīng)大電池組Ⅲ(33)進(jìn)行最后的處理，經(jīng)過處理后的水經(jīng)處理水出口(18)排出；電池組里每個單電池的陽極液需定期更新，新鮮的陽極液通過陽極液流入管(29)進(jìn)入單電池陽極室，多余的陽極液通過陽極液出水口(17)排出；在大電池組Ⅲ(33)出口設(shè)計了水質(zhì)實時監(jiān)控裝置(27)，若水質(zhì)未能達(dá)標(biāo)通過控制閥門(28)和污水循環(huán)管(19)回流到緩沖槽重復(fù)上一級大電池組進(jìn)行處理，同時水質(zhì)實時監(jiān)控裝置(27)將污水處理過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)上傳至遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)(26)，在電池運行過程中所產(chǎn)生的電能通過電線15連接電力檢測裝置(24)和變電器(25)得以利用。